[發(fā)明專利]一種嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210243593.5
• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN102796271A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魯從華;邱鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: C08J5/18
• 分類號: C08J5/18;C08J3/28;C08L83/04;C08L53/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李麗萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于大分子自組裝領(lǐng)域，尤其涉及一種實現(xiàn)嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝的方法。

背景技術(shù)

有序高分子膜材料由于其特征尺度和結(jié)構(gòu)特征以及對外場的響應(yīng)特性，成為高分子科學(xué)研究的熱點。一方面圖案化的高分子模板可以進行進一步的納米加工，以制作納米電子、光電子器件等納米材料；另一方面，圖案化的高分子本身可以用作分離膜、高比表面積的吸附劑、組織工程支架等。

利用嵌段聚合物的微相分離可構(gòu)筑有序納米結(jié)構(gòu)。但目前嵌段聚合物薄膜所使用基底均為質(zhì)硬且昂貴的硅基底。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝的方法，是以彈性體作為基底，利用嵌段聚合物來構(gòu)筑在納米尺度上高分子薄膜表面有序微結(jié)構(gòu)的方法。本發(fā)明方法用氧等離子體處理的彈性體聚二甲基硅氧烷（PDMS）和聚苯乙烯-聚乙烯基吡咯烷酮嵌段聚合物（PS-b-PVP）復(fù)合成膜，利用選擇性溶劑處理來誘導(dǎo)PS-b-PVP微相分離形成納米尺度的微區(qū)，從而實現(xiàn)了嵌段聚合物在彈性體基底上的可控自組裝。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝的方法，步驟如下：

（1）將固化的PDMS切成小片，放入氧等離子體清洗器中進行氧等離子體處理0.5~2分鐘；

（2）將質(zhì)量濃度0.5%的PS-b-PVP的甲苯/四氫呋喃混合溶液，旋涂在經(jīng)過上述處理的PDMS上，形成了以PDMS作為基底的聚合物薄膜；

（3）將上述制備好的聚合物薄膜放入甲苯/四氫呋喃混合飽和蒸汽中處理3~5小時，真空干燥2小時；然后，浸入乙醇中30分鐘，真空干燥；最終，在以PDMS作為基底的聚合物薄膜上形成有規(guī)則的納米級微區(qū)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝。

對PDMS膜進行氧等離子體處理的真空度為300毫托，功率為9W。

旋涂的工藝條件是：溫度為20℃，濕度為25RH%，旋涂轉(zhuǎn)速為2000~3000rpm。

納米級微區(qū)結(jié)構(gòu)為納米孔洞結(jié)構(gòu)。微區(qū)結(jié)構(gòu)表征：用原子力顯微鏡直接觀察薄膜表面微結(jié)構(gòu)或薄膜噴金后用掃描電鏡觀察。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明利用廉價易得的彈性體聚二甲基硅氧烷（PDMS）作為基底旋涂嵌段聚合物，通過調(diào)控PDMS的氧等離子體處理時間、旋涂轉(zhuǎn)速和溶劑誘導(dǎo)時間等參數(shù)，實現(xiàn)了嵌段聚合物與硬質(zhì)基底上同等規(guī)整的孔洞狀微區(qū)結(jié)構(gòu)。

附圖說明

圖1-1是實施例1得到的孔洞狀微區(qū)結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖

圖1-2是實施例1得到的孔洞狀微區(qū)結(jié)構(gòu)的對應(yīng)的原子力顯微鏡圖；

圖2是實施例2得到的孔洞狀微區(qū)結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖；

圖3實施例3得到的孔洞狀微區(qū)結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖；

圖4實施例4得到的孔洞狀微區(qū)結(jié)構(gòu)的掃描電鏡圖。

具體實施方式

以下通過實施例講述本發(fā)明的詳細過程，提供實施例是為了理解的方便，絕不是限制本發(fā)明。

實施例1

（1）將固化的PDMS切成小片，放入氧等離子體清洗器中進行氧等離子體處理，其真空度為300毫托，中檔功率為9W，處理時間為0.5分鐘；

（2）將質(zhì)量濃度0.5%的PS-b-PVP的甲苯/四氫呋喃混合溶液，以溫度為20℃，濕度為25RH%，旋涂轉(zhuǎn)速為2500rpm旋涂在經(jīng)過上述處理的PDMS上形成以PDMS作為基底的聚合物薄膜；

（3）將上述制備好的聚合物薄膜體系放入甲苯/四氫呋喃混合飽和蒸汽中處理3小時后置于真空中干燥2小時；然后，浸入乙醇中30分鐘，真空干燥；最終，在以PDMS作為基底的聚合物薄膜上形成有規(guī)則的納米級微區(qū)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了嵌段聚合物在彈性基底上的可控自組裝。用掃描電鏡、原子力顯微鏡觀察薄膜表面微結(jié)構(gòu)，如圖1-1和圖1-2所示，孔洞狀微區(qū)呈六方規(guī)則排列，孔間距為26nm。

實施例2

（1）將固化的PDMS切成小片，放入氧等離子體清洗器中進行氧等離子體處理，其真空度為300毫托，中檔功率為9W，處理時間為0.5分鐘；

（2）將質(zhì)量濃度0.5%的PS-b-PVP的甲苯/四氫呋喃混合溶液，以溫度為20℃，濕度為25RH%，旋涂轉(zhuǎn)速為2500rpm旋涂在經(jīng)過上述處理的PDMS上形成以PDMS作為基底的聚合物薄膜；